场镜聚焦光斑计算公式
在增材制造金属3D打印应用中主要考虑扫描范围和场镜聚焦光斑,扫描范围可以是一个场镜实现或多个场镜拼接实现。聚焦光斑直接影响打印质量的好坏。所有实际激光聚焦后光斑如果是基于工艺与激光加工来确定计算的光斑大小,必须考虑激光光斑束腰之外能量的影响,热影响或者低损伤阈值材料的影响。受激光功率,激光持续长短,材料损伤阈值,加工材料的延展性等影响。所有激光聚焦光大小的理论计算值实际都只有在理论的一个位置上,并不会在整个焦深瑞利长度内都一样,所以这个理论的位置是唯一能与理论计算匹配的点。在此点附件光斑大小和其接近,离焦越远,差异越大。

聚焦光斑计算公式常用的有2种,一个是空间光输出,一个是光纤输出。
空间光输出计算类型:几何衍射极限光斑97%能量。使用场景:考虑激光边缘热影响,但是同时热影响有一定的阈值。
注意事项:入射光斑要考虑实际切趾情况。如果没有切趾影响,则光斑大小可以按99%左右(1.5倍束腰)的能量区域光斑大小计算。如果有切趾影响,要按切趾后大小计算).如果入射光斑产生了切趾,会导致激光传输发生模式变差,聚焦后光斑按衍射极限算差异不大,但基于束腰入射和聚焦算就会差异较大。
则聚焦光斑计算公式为d0=1.83*f*λ/d.其中f表示场镜焦距,λ表示波长,d表示入射光斑振镜。
光纤输出计算类型:基于芯径的放大倍数。使用场景:光路传输中基本没有影响较大的切趾(97%左右能量都可以自由通过)。
注意事项:光路系统不要有大的像差,特别是单模激光。对于大芯径多模激光可以放松对像差要求。实际与计算存在偏差,因为激光芯径与实际激光输出高斯分布的差异。
则聚焦光斑计算公式为d0=芯径*聚焦f/准直f。
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